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研究透视：光子晶体 | Nature

张明 2024-02-22

光学连续域束缚态（bound states in the continuum (BICs)，嵌入在具有发散辐射品质因子的自由空间波光谱中，是开放式光谐振腔中的拓扑非平凡暗模，使光子学取得了重要进展。然而，实现最大近场增强，尤其具有挑战性，因为这需要匹配辐射和非辐射损耗。

今日，意大利国家研究委员会 (Italy National Research Council)Chiara Schiattarella，Gianluigi Zito等，新加坡国立大学(National University of Singapore) 刘小钢Xiaogang Liu等，在Nature上发文，从接近Friedrich–Wintgen条件的近场耦合共振的电磁诱导透明中获得灵感，提出了超临界耦合supercritical coupling概念。

当暗模和亮模之间的近场耦合补偿与暗模可忽略的直接远场耦合时，发生了超临界耦合。这使得即使当辐射品质因子发散时，准光学连续域束缚态BIC场也能够达到由非辐射损耗施加的最大增强。

实验设计由覆盖有上转换纳米粒子的光子晶体纳米实验组成。在纳米结构边缘处，精细调谐近场耦合，其中观察到增强了8个数量级的相干上转换发光。通过输入聚焦和偏振，发射显示出了可忽略的发散、在微尺度上的窄宽度和可控的方向性。这种方法与各种物理过程有关，在光源开发、能量收集和光化学催化方面具有潜在的应用。

Directive giant upconversion by supercritical bound states in the continuum.

超临界光学连续域束缚态的定向巨大上转换发射。

图1: 超临界耦合和定向上转换发射的原理。

图2: 正向上转换辐射的实验表征。

图3: 平面内上转换辐射的实验表征。

图4 :基于方向性和极化翻转。

文献链接

Schiattarella, C., Romano, S., Sirleto, L. et al. Directive giant upconversion by supercritical bound states in the continuum. Nature 626, 765–771 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06967-9

https://www.nature.c om/articles/s41586-023-06967-9

本文译自Nature。

内容来源：今日新材料

责任编辑：展源

审　　核：何发

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